2014年2月28日金曜日

Nexus7(2012)が充電できない8

Nexus7に自作電源をつける案2
バッテリーは生きているが充電回路が死んでいると仮定し、デジカメバッテリーパック充電器を改造した自作充電回路で、内部バッテリーに充電する方法を考える。

警告:リチウム電池の充電は、規格を守らないと大事故になるので、勧めない。

http://toragi.cqpub.co.jp/Portals/0/backnumber/2007/11/p163-164.pdfには電池パック分解写真とブロック図がある。
(1) 充電器とバッテリーの間に、NB-5Lから取り出した過放電防止回路を入れる案。 batteryが違うので、過放電閾値も違うだろうから、使えないかもしれない。
(2) 小基板の出力部分を充電器とつなぐ案。簡単そうだが小基板の機能が分からない。過放電防止以外もやっている気がする。また出力部分とつないで充電できるか。例えば充電器がバッテリー電圧を正しく把握できるかだが、これは一度測定してみる。違う充電用ICだろうが http://dlnmh9ip6v2uc.cloudfront.net/datasheets/Components/General%20IC/33244_SPCN.pdfによると、充電は色々チェック後に始まる。これをパスできるか。
(3) 防止回路なし。簡単だが危険だから最後の手段だろう。

改造後はAndroid からどう見えるか。バッテリー電圧が下がると「充電して下さい」が出る。他方microUSBに電力が来ていないので充電はしない。バッテリー残量は電圧 から予想するのが最も簡単な方法らしい。これなら外部から充電しても残量は正しかろう。残量があるのに強制シャットダウンは無さそう。

できるだけきれいに直したいが、バッテリーへの線をどう引き出すか。
(A) イヤホンジャックを使い外部へ線を出す。つまり専用充電器からイヤホンジャックを差すと充電される。この場合 (1)フレキケーブルを外してmicroUSBとイヤホンジャックを殺し、充電器とつなぐか、(2)フレキケーブルを切断して充電器とつなぐか、(3)イヤホンジャックのみ基板から取る。スピーカー から音が出ればイヤホンジャックは無くて構わない。イヤホンを差し込むとスピーカーの音が止まるのが普通なので、(1)で本当に音が出るか確かめる。 (2)は回復不能なのでやらりたくない。

電池とフレキケーブルを外し、再び電池をはめ再起動した。スピーカーから音は出た。だがloginをタップするとfreezeし、数秒後に再起動する。3回ともこうなった。残念だがフレキケーブルは外せないようだ。

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%95%E3%82%A9%E3%83%BC%E3%83%B3%E3%83%97%E3%83%A9%E3%82%B0によると、チップとスリーブをそれぞ れ+/-極とするのが良さそうだ。間違えてイヤホンを差し込んだ場合、抵抗30 ohmとすると140 mAの電流が流れる。過放電にはならないだろう。

(B) 裏面に小さな穴を開け、ケーブルを這わせて、本体横にDCコネクタを出す。それを外付け電源につなぐ。引っ張って切れないよう中で結ぶ。 裏面に銅板を貼り、それを電極にする?

次に充電器側だが、Nexus7とNB-5Lを同時に充電すると危険だと思う。NB-5LダミーからNexus7充電ケーブルを出すのが良さそうだが品が見つかるか。切り替えスイッチを充電器につける案もある。

Nexus7(2012)が充電できない7

リポバッテリーの充電2

充電回数は2回/週*1年なので約100回。300回の寿命に達していない。そこでバッテリーが生きていて、充電回路が壊れている場合を考える。つまり主基板かつ/又はバッテリー基板が故障している。バッテリー基板交換では4000+4000=8000円、主基板交換では8000+4000=12000円 程度だろうから、修理には出さない。格安で動作するジャンクがあれば交換してみるが、今は考えない。外部から(自作)専用アダプタで充電する方法を考える。

手元にあるCANONのCB-2LX充電器の出力は4.2V0.7A。 Nexus7のバッテリーは単セル4200mAhなので、0.5C充電では2Aまで流せる。そこでCB-2LXでバッテリーを充電してみよう。

昨日から充電したNexus7を、AC電源につけたまま電源ボタンを押し続ける。バッテリー空アイコンが点灯し、消灯する、をほぼ1秒間隔で繰り返す。 AC電源からとって同じことをすると、同じ結果になった。他方バッテリーを外し、AC電源のみではボタンを押しても何も起きなかった。AC電源なしでの端子間電圧は3.57V、AC電源つきも3.57Vと同じだった。バッテリーを取り外した状態では0.32V、AC電源につけても0.25V。 microUSBには5.25Vがかかっていた。
NB-5LのT-Grd端子間の抵抗は12k ohmで、T-+間はその1000倍程度だった。 CB-2LX充電器をコンセントに差すと、+-端子間電圧は0Vだった。T-間を10k ohm抵抗でつなぐと、一瞬橙(充電中)、その後緑(充電完了)となる。充電器はNB-5Lがついているの勘違いしているので、Nexus7から取り出したバッテリーを、+-端子に繋いで充電した。充電器の+-端子から線を引き、ミノムシクリップにつける。ミノムシはショートさせないよう、リポの+-につなげる。充電器の定格は4.2V 700mAなので、過電流は問題ないと思うが、電圧を測りつつ少しずつ充電した。10分毎に電圧を測り、約3時間充電すると、端子間電圧が約4.1Vになったので、充電を中止した。その時の充電時間(分)と端子間電圧の関係を示す。




Nexus7に付け起動すると、電池残量99%と出た。6時間*700mA充電しないと満タンにならないはずなので、容量が減っているのか、定格以上の電流を充電器が出したか。3回再起動すると電池残量94%になった。 AC電源につないでも充電中にならなかった。容量が残っているからか。

Nexus7(2012)が充電できない6

Nexus7に自作電源をつける案1
充電回路+バッテリーの修理をあきらめて、別電源を付ける案を検討した。

まずNexus7のバッテリーパックは、6本の線でメイン基板につながっている。赤2本は+、黒2本は-で、太さが足りないので2本使っているようだ。残り2本は謎。またバッテリー小基板には8本足のIC(刻印4B)が2個、5本足(AUHFK J22F)が1個、12本足?(BQ 7541 2AEY)が1個ついていた。

バッテリーパックを外して、赤黒を直接他の電源につないでも、動作するようだ。http://forum.xda-developers.com/showthread.php?t=2480463にある。車載のためLi batteryを除き、 cigarette lighterから12V->3.7V DC converterを経て、Nexus7に繋いだ。赤2本をred DC-DC outputに、黒2本をyellow DC-DC outputに、Nexus7の残りのyellow and white cablesは切る。
別の試みではバッテリー端子に外部電源をつないだが、動作しなかったようだ。http://www.electronicspoint.com/nexus-7-battery-eliminator-t264487.html

電源案
(1) http://eleshop.jp/shop/c/c441014/のLiPo Charger Basic PRT-10217とB4N11F リチウムポリマー電池 3.7V 1000mAhで、簡単なバッテリーパックは作れる。https://www.sparkfun.com/datasheets/Prototyping/Batteries/LiPo-Charger-Basic-MiniUSB-v10.pdf
https://www.sparkfun.com/datasheets/Prototyping/Batteries/LiPo-USB-Charger-v21%282%29.pdfを比べると、電池電極をそのまま出力につないで良さそう。 しかし「充電時に目を離さないで下さい」ではケースに内蔵できない。また過放電を防ぐ回路は無く、Nexus任せ。あと
5Vの給電をmicroUSBから取って副作用は無いか分からない。
参考文献:http://japan.maximintegrated.com/app-notes/index.mvp/id/3241

(2) CANONのCB-2LX充電器は手元にあるので、デジカメ用バッテリーパックNB-5Lをもう1個買い、電池ボックスを自作する。海外製のだと1個400円程度。短絡防止回路はバッテリーパックに内蔵されている。今後の電池交換は簡単になる

バッテリーパックを並列に使うのは難しいという意見がある。個別に充電したバッテリーパックを並列接続して使用する場合、それぞれの電圧を0.01Vで揃える。並列接続できるとの意見もある。2並列なら実用上問題ない容量になるだろう。小容量のほうが先にcutされ、相手から充電されるのを防ぐのでは? 

電池ボックスの自作が面倒。NB-5L(32.0×44.9×7.9mm)に合う大きさは、
Friskケース:約7*3.5*1.3cm
名刺入れ:55mm*90mm。百均で使える部品を探す。
パンチングメタルでケースを作っても良い。
ユニバーサル基板にばねを付けて電極にする。ばねがはずれ防止。

(3) cheero Powerbox (2,650円)を分解して使うか。容量は十分だが、リポセルのみ交換するのは危険な気がする。http://kaede-software.com/diary/_pc/によると、直列6.88Vで使っているらしい。Nexusの要求電圧(3.7V)と違うので、cheero Powerboxの内部から線を出してNexusの赤黒につなぐのだろう。Nexus7が万一充電しようとした時、cheero側の安全回路をパスしているのが心配。またPowerboxが充電する際、4.2VまでかかるがOKか。短絡防止回路が無いので、出した線がショートしないよう注意が必要。

赤黒にバッテリーパックNB-5Lをつないで動作するか検証が必要。

Nexus7(2012)が充電できない4

原因究明1

http://kohju.justplayer.com/SmartPhoneTips_power_usbcurrent.htmlhttp://weekly.ascii.jp/elem/000/000/164/164256/によると、AndroidではD+とD-が200 ohm程度の抵抗でつないであると、Dedicated Charging Portと判断する。そこでASUSの充電器のD+とD-(つまり2番と3番)の抵抗を調べると、0.05 ohm以下だった。つまりASUSの充電器と任意のUSB cableでDedicated Charging Portと判断されるはず。他方、古いケーブルでは充電できなかった時があった。これはケーブルが断線しているためと思われる。参考までに、iPhoneやiPadではUSBのデータラインが適切な電圧に なっていると急速充電される。

Nexus7を分解すると、(1)メイン基板 (2)リポバッテリー (3)それについた小基板 (4) microUSBコネクターのついた小基板 (5)液晶を含むその他 に分けられる。充電ができない原因は(1)-(4)に加えて、(6)ソフトの不具合と色々考えられる。ASUSの修理も、(1), (2+3), (4)の部品交換をするだろうから、部品代は結構するだろう。
 
充電できない原因を調べるため、Nexus7の裏蓋とスピーカーを外し、 付属充電器にUSBケーブルでつないだ。microUSBの基板ハンダ付け部分で電圧を測ると、5.2Vが来ていた。またD+とD-は短絡されていた。また(2+3)リポバッテリー+小基板を取り去り、それが(1)メイン基板につなぐコネクタのハンダ付け部分で電圧を測ったが0Vだった。バッテリーを接続すると、3.6Vとなった。


(4)は断線無いかテスターで検査はできる。
(1)(2)(3)は充電可能な動作する個体があれば部品交換で検査はできる。
(2)はほぼ同規格のリポバッテリーに付け替えれば分かるかも。

ヤフオクなど充電可能なジャンク品を手に入れると原因は分かる。バッテリー不良なら、新しいの(4000-6000円)も必要なので、電池が新しいジャンク品希望。価格は7000円+送料800円程度のようだ。この値段なら、安い中華タブレット(例えば原道N70双撃S)が買える。保証は1週間のみだが、custom farmwareがありそうだ。ちょっと迷う。

Nexus7(2012)が充電できない5

リチウムポリマー(リポ)バッテリーの充電

データーのバックアップと工場出荷状態へ戻すため、リポバッテリーを取り出して充電した。警告:リチウム電池の充電は、規格を守らないと大事故になるので、勧めない。
http://www.tfd.metro.tokyo.jp/hp-kouhouka/pdf/250523.pdf
youtubeで発火、爆発動画が多数見つかる。

Webでリポを復活する幾つかの試みを見つけた。(1)新品に近い電池を過放電したため、電圧が下がりすぎ充電できない場合。膨らみなどの異常に注意しながら短時間(例えば10秒)充電し、充電器が電池を認識するまで少しずつ充電する。4.2V安定化電源で1C以下で充電する人もいた。(2)安全装置が働き、電圧 0Vとなった場合。機種依存だが+端子とT端子を短絡するとか、充電するとかあった。今回は当てはまらない。(3) 古い電池を4.2V安定化電源で充電した場合。容量が下がっていて、短時間で充電完了した。放電できた電気量は数分の一だった。

http://www.ep-plane.com/liposafety/LipoManual.htmlにあるように、リチウム電池は1C以下の電流で、4.2V以下の電圧で、バッテリー総容量以下の積算電流量、この3つを守って充電しないといけない。まず最も簡単な(1)をやった。単1乾電池で1.5+1.5+1.5=4.5Vを作り、電圧を測りながら短時間充電する。エナメル線などで0.1ohm程度の抵抗を入れ、最大電流を制御する。

充電前リチウム電池の電圧は3.53V、単1乾電池3本直列の電圧は4.7V程度だった。Nexus7のバッテリー(C11-ME370T, 3.7V, 4325mAh)では4.325Aまで、普通その半分の2.1Aまでの電流で充電する。電位差4.7-3.55Vでそれに収まるよう、細いエナメル線で配線した。0.7ohm程度の抵抗になった。

バッテリーの極性を間違えないよう、電圧を測りつつ、20秒ずつ充電した。発火事故を考え、バッテリーを大きな空き缶に入れて行った。1分毎に電圧を測り、3.64Vまで充電した。

バッテリーをNexus7に差し電源ボタンを長押しすると起動した。バッテリー残量は2%と表示されたが、バッテリーアイコンは表示されなかった。そのまま一晩放置したが、この試みではNexus7はバッテリーを充電してくれなかった。

Nexus7(2012)が充電できない3

リチウムバッテリーの入手方法

Nexus7のバッテリー(C11-ME370T)の販売業者は中国では多数見つかる。例えばhttp://item.taobao.com/item.htm?spm=a230r.1.14.11.bRnTHp&id=36779262031では約150元(2600円程度)で売られている。またタオバオ輸入代行業者も多数ある。問題は多くの輸入代行業者が航空郵便(EMS)で配達をするため、リチウム電池単体が配達できない事だ。1-2か月かかって良いなら、船便で配達で きる業者(ドラゴン特急便、タオバオ代行.com)が見つかった。手数料980円、運賃120元(2040円)がかかる。合計5600円。2個買うなら単価は4110円。

納期が問題ならfedexを使うが、書類が面倒で嫌がられるかも。法人割引でも送料3000円程度かかる。合計6580円。2個買うなら単価は4600円。

余った1個をオークションで売るか。年50万円以内の売り上げであれば消費税は心配しなくて良さそう。ただ諸費用を考えると利益も少ないし、初期不良対応とかめんどうだ。来年用補修部品として取っておくか。

素晴らしいアイデアという気はしない。

Nexus7(2012)が充電できない2

修理、部品交換の可能性

Webによると、ASUSに修理依頼すると、調査費用5000円+部品代程度のようだ。裏蓋を開けたので、まず自分で修理する方法を探す。バッテリーの劣化を疑い、これを手に入れる方法を探した。バッテリーの型番は分解写真よりC11-ME370T、3.7V, 4325mAhと分かった。また2 cellとの情報がWebにあった。

販売業者は国内ではdenchiya.org, denchiy.jp, denchyaa.comを見つけた。値段は7275, 7566円だった。denchiya.orgの情報をまとめる。価格7275円+配送料780円。
銀行振込の振込先:三菱東京UFJ銀行 淡路支店(店番号028) 普通0100602 ライ ライ
保障期間:1年間。30日間の返金保証だが、事前に許可を得る。許可なく返品すると、返金時に20%手数料をとる。そもそも返品は航空便が使えないのでとても難しい(以下参照)。このdenchiya.orgの評判をWebで検索すると、http://sendanrin.asablo.jp/blog/2011/06/02/5892883に「denchi.org、batter-jp.com、battery-jp.com、usa-battery.comはダメ業者」との書き込みがあった。
別業者http://www.jpbattery.jp/は5750円+送料約1000円だった。香港から航空郵便(EMS)で送るらしいが、現在出来るとは思えない。

リチウムイオン電池は危険物で、かつて墜落事故があったため、航空便で送るのは難しい。輸出する場合http://www.post.japanpost.jp/int/use/restriction/restriction02.pdfに規制がある。要するに機器内蔵で少数は送れる。輸入する場合、国により違いがあるが、EMSでは送れない。香港からのEMSは2013/10以降送れなくなった。fedex, dhlでは余分な書類を書けば少数は送れるが、送料は6000円程度と高い。

上記の販売業者が、取り扱う電池を国内在庫で揃えているとは思えない。納期を考えると航空便で送るのだろうが、何か心配だ。

Nexus7(2012)が充電できない1

2012年12月に購入したNexus7(32G)が2014年2月頃から充電できなくなった。その修理を記録する。

このタブレットは主に子供達が使っていた。週に2回程度充電し、100回強充電したと思われる。購入後6カ月で、付属USBケーブルで充電できなくなった。ケーブルが痛んだと判断し、別のUSBケーブルで充電した。その後2013年12月頃まで不具合は無かった。

2014年に入ると、充電が遅くなり、満充電でも電池がすぐ無くなるようになった。バッテリーの劣化だと思った。2月中旬のある休日、USBケーブルで付属充電器につないでも、全く充電されなくなった。USBケーブルの不具合を疑い、百均で買ったケーブルで一晩充電したが、全く充電されなかった。「充電して下さい」と出るのでケーブルと指すのだが「充電しています」の表示にならなかった。

Webを検索すると、https://support.google.com/googleplay/troubleshooter/3337561?hl=ja
に対応手順があった。妻が指示通りに行ったが改善されなかった。私も行ったが改善されなかった。ノートパソコンのUSBポートに百均で買ったケーブルでつないだ時、一度「充電しています」の表示になった。そのまま放置するとバッテリーが12%まで回復し、その後「充電して下さい」の表示に変わり、充電されなくなった。これが最後の充電となった。

http://www.lifehacker.jp/2012/10/121024fix_microusb.htmlに従い掃除もしたが変化なかった。

Web http://www.sabaneko.org/2013/06/09/nexus7-goddamn/には「分解しバッテリーを抜き、数分後につなぐと直る」と報告があった。そこでhttp://www.ifixit.com/Device/Nexus_7に従って、バッテリーを抜き、約3分後につないだ。色々なケーブルで付属充電器やパソコンのUSBポートにつないだが、充電中のアイコン(電池+稲光)は出なかった。また上記のボタン押し操作を行ったが変化は無かった。再起動を繰り返すうち、電池残量が3%程度になり、再起動も難しくなった。